JPH0593832A - プラスチツクレンズの温度補償機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のプラスチックレンズを用いたズームレン
ズを提供する。 【構成】温度変化を検出してピントを移動する機構を設
け、温度変化に応じてピントの位置を制御し、かつズー
ムレンズ１の情報を用いてピントの位置の制御量を調整
する制御回路７を設ける。 【効果】プラスチックレンズ３の温度の変化によるピン
トのずれを打ち消すことができ、又、ズーム操作によっ
てもピントのずれを打ち消すことができるため、ズーム
レンズ１にプラスチックレンズ３を適用することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラなどに用
いて好適なズームレンズに係り、特に、レンズ系にプラ
スチックレンズを用い、レンズ系を移動する機構を設け
たズームレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラスチックレンズを用いたズー
ムレンズは、例えば、特公昭６１−３４６４４号公報に
記載されているように、プラスチックレンズが温度変化
により変形しても凸レンズ及び凹レンズそれぞれに適用
し、全系での温度変化による焦点距離の変化を打ち消し
あうようにすることで、レンズ系全体でのピントの位置
の変化が、問題とはならない量となるようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、プラ
スチックを用いたレンズすべてに適用し条件を成立する
必要があるため、複数のレンズからなるズームレンズに
三枚以上のプラスチックレンズを用いる上で大きな障害
となる問題があった。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術に依らず複
数のプラスチックレンズを用いたズームレンズを実現す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、温度変化を検出してピントを移動する機構を設け、
温度変化に応じてピントの位置を制御することにより達
成される。

【０００６】又、プラスチックレンズを用いたズームレ
ンズの焦点距離などの情報を用いてピントの位置の制御
量を調整することにより達成される。

【０００７】

【作用】上記構成に基づく作用を説明する。

【０００８】本発明では、温度変化を検出することで温
度変化によるプラスチックレンズの屈折率の変化による
レンズ系全体のピントの変化を検出することができ、こ
のピントの変化と逆の方向にピントを移動する機構を設
けたことで、温度変化に応じてピントの位置を制御する
ことで温度変化によるプラスチックレンズの屈折率の変
化によるピントの位置の変化を相殺する事により、温度
に依らず常に一定のピントの位置を保つことができ、複
数のプラスチックレンズをなんら制約条件無しに使うこ
とができるようになる。

【０００９】又、ズーム操作により焦点距離の変わるズ
ームレンズの情報を用いて、ピントの位置の相殺する量
を変化することでズームレンズを構成するすべてのレン
ズにプラスチックレンズを適用することができるように
なる。

【００１０】

【実施例】本発明の第一実施例のズームレンズを図１な
いし図４により説明する。

【００１１】図１は、本発明の第一実施例を示すブロッ
ク図である。

【００１２】以下、本実施例の構成について説明する。

【００１３】１は複数のレンズ２からなるズームレン
ズ。３はプラスチックレンズ。４はピントを移動するた
めのフォーカスレンズ群。５はフォーカスレンズ群を光
軸方向に移動するためのステッピングモータ。６はステ
ッピングモータ５に回転のための信号を与える駆動回
路。７は駆動回路６を通してステッピングモータを制御
する制御回路。８はズームレンズ１と同じ環境におかれ
た温度検出器。９は温度検出器からのアナログ信号をデ
ジタル信号に換える変換器。１０はズームレンズの絞り
値を検出する絞り値検出器。１１はズームレンズ１を構
成しているレンズ群の内、変倍作用を受け持つズームア
フォーカルレンズ群。１２はズームアフォーカルレンズ
群の中でズーム操作に依らずズームアフォーカルレンズ
群のピント位置を一定に保つコンペンセータレンズであ
る。１３はズームレンズによる被写体（図示せず）の像
を結像させる撮像素子である。１４はズームアフォーカ
ルレンズ群の倍率であるズーム位置を検出するためのズ
ーム位置検出である。

【００１４】以上の構成において、以下、動作を説明す
る。

【００１５】ズームレンズ１は、ズームアフォーカルレ
ンズ群１１によりズーム動作を行う。このとき、コンペ
ンセータレンズ１２によりズームアフォーカルレンズ群
１１の像面の位置はズーム動作に依らず一定となる。本
実施例では、プラスチックレンズ３を二枚用いており、
コンペンセータレンズ群１２より撮像素子側に配置され
ている。フォーカスレンズ群４はピントを移動すること
ができ、被写体の距離に応じて移動することで任意の距
離にある被写体の像を、撮像素子１３上に形成すること
により自由にピントを合わせることができる。ステッピ
ングモータ５を回転することで、フォーカスレンズ群４
が移動するようになっており、ステッピングモータ５の
回転を制御することで自由にフォーカスレンズ群４を移
動することができる。ステッピングモータ５の回転は、
駆動回路６を介してつながれた制御回路７により制御さ
れる。制御回路７には、ズーム位置検出１４によるズー
ムアフォーカルレンズ群１１からのズームレンズ１のズ
ーム位置の信号、ズームレンズ１の絞り（図示せず）に
設けられた絞り値検出器１０からの絞りの状態を示す信
号、及びズームレンズ１に接して設けられた温度検出器
８からのズームレンズ１の温度を示す信号が入力されて
いる。この入力に応じて、制御回路７では、ピントが常
にあうようにフォーカスレンズ群４を移動している。

【００１６】フォーカスレンズ群４の移動について、図
２を用いて更に詳細に説明する。

【００１７】図２は、本実施例におけるズームレンズ１
に温度の変化が生じたときに、温度検出器８に依る制御
がない場合のピントのずれを示したグラフである。横軸
は温度の変化、縦軸は、ピントのずれの量を示す。本実
施例において、例えばＴの温度変化があった場合、ピン
トはＸだけずれる。このずれはズームの位置に依らず温
度のみに依存する。これより、フォーカスレンズ群４を
温度の変化に対して図２に示す常に一定の値だけピント
の位置をマイナスとするように制御を行う。これを図３
に示す。

【００１８】図３は、温度がＴだけ変化した状態で、ズ
ーム検出１４から得たズームの位置に対するフォーカス
レンズ群４の補正量を示すグラフである。ズームの位置
に依らず、常に一定の値Ｘだけ補正を行う。本実施例に
おいて温度の変化がない場合のフォーカスレンズ群４の
移動は、被写体の距離が有限であるときは、ズームの位
置に応じてフォーカスレンズ群４の位置を変えるように
制御している。そのため、実際のフォーカスレンズ群４
の位置は、温度の変化によるピントの補正の量が加算さ
れた形となる。これを、図４を用いて説明する。

【００１９】図４は、被写体の距離が有限なときの実際
のフォーカスレンズ群４の位置を示すグラフであり、縦
軸にフォーカスレンズ群４に与える位置、横軸にズーム
の位置を示す。図４中０で示したカーブが、温度の変化
がないときのフォーカスレンズ群４の位置である。Ｔで
示したカーブが、Ｔの温度変化がある時を示す。ズーム
の位置テレ端（長焦点距離の端）及びズームの位置ワイ
ド端（短焦点距離の端）のいずれも一定の補正量Ｘだけ
フォーカスレンズ群を動かすこととなり、温度変化のな
いときのカーブを平行移動した形となっている。又、本
実施例で、被写体の距離が無限遠方にある場合は、フォ
ーカスレンズ群４はズームの位置に依らず、常に、一定
の位置を保つこととなる。このため、温度の変化による
ピントのずれの補正も、ズームの位置に依らず図２に示
した一定の値だけ補正を行うこととなる。

【００２０】以上述べた動作により、本実施例の効果を
説明する。

【００２１】本実施例において、温度の変化を検出しフ
ォーカスレンズ群４の位置を、ピンとのずれを相殺する
ように制御することで、図２に示したプラスチックレン
ズの温度の変化により生じるピントのずれをなくすこと
ができる。

【００２２】次に、本発明の第二の実施例について、図
５ないし図８を用いて説明する。

【００２３】図５に本発明における第二の実施例を用い
たズームレンズのブロック図を示す。第一の実施例と異
なる構成は、プラスチックレンズ３が、ズームレンズ１
のズームアフォーカルレンズ群４の中で、かつ、ズーム
により移動するバリエータレンズ群１５よりも前にある
ことである。

【００２４】この構成で、動作を以下説明する。本実施
例における動作も、第一の実施例と同様であり、制御回
路内での処理が異なるのみである。これを、図６を用い
て説明する。

【００２５】図６は、ズームレンズ１に温度変化が生じ
たときのピント位置の変化を、ズームアフォーカルレン
ズ群１１のズーム位置の（ａ）がテレ端（長焦点端）及
び（ｂ）がワイド端（短焦点端）のそれぞれについて示
したグラフである。同じ温度の変化Ｔであっても、テレ
端ではＸ１、ワイド端ではＸ２とピントのずれる量が異
なっている。このことから、フォーカスレンズ群４の補
正量もズームの位置によって異なることとなる。これを
図７に示す。

【００２６】図７は、被写体の距離が有限なときのフォ
ーカスレンズ群４の位置とズームの位置を示すグラフで
ある。縦軸にフォーカスレンズ群４に与える位置、横軸
にズームの位置を示す。図７中０で示したカーブが、温
度の変化がないときのフォーカスレンズ群４の位置であ
る。Ｔで示したカーブが、Ｔの温度変化がある時を示
す。ズームの位置テレ端（長焦点距離の端）では補正量
Ｘ１だけフォーカスレンズ群を動かすことなり、ズーム
の位置ワイド端（短焦点距離の端）おいては補正量Ｘ２
だけフォーカスレンズ群を動かすこととなる。温度変化
のないときのカーブに一定の傾きを持った直線を足し合
わせた形となっている。これを、図８を用いて説明す
る。

【００２７】図８は、図７のＴで示したカーブと０で示
したカーブの差を現すグラフである。横軸にズームの位
置、縦軸にフォーカスレンズの位置をとっている。テレ
端ではＸ１の位置であり、ワイド端ではＸ２の位置だけ
補正をしていることがわかる。本図８では、フォーカス
レンズの位置は、ピントの補正量のマイナスとなってい
るため、これによりテレ端及びワイド端においてＴの温
度変化が生じた際のピントのずれＸ１及びＸ２が相殺さ
れることとなる。また、ズームの位置の途中では、直線
的に温度に対する補正量が定まっている。本実施例で
は、これによりズームの位置が途中でも温度の変化によ
るピントのずれは問題とはならなかった。又、本実施例
でも、被写体の距離が無限遠方にある場合は、第一の実
施例と同様にフォーカスレンズ群４はズームの位置に依
らず常に一定の位置を保つこととなる。このため、温度
の変化によるピンとのずれの補正も、ズームの位置によ
らず図８に示した一定の値だけ補正を行うことで行う。

【００２８】以上述べた動作により、本実施例の効果を
説明する。

【００２９】本実施例において、温度の変化を検出しフ
ォーカスレンズ群４の位置を、ピンとのずれを相殺する
ように制御することで、図６に示したプラスチックレン
ズの温度の変化により生じるピントのずれをなくすこと
ができる。

【００３０】次に、本発明の第三の実施例について、図
９〜図１３を用い説明する。

【００３１】図９に本発明における第三の実施例を用い
たズームレンズのブロック図を示す。第一の実施例と異
なる構成は、プラスチックレンズ３が、ズームレンズ１
のズームアフォーカルレンズ群４の中で、かつ、ズーム
により移動するバリエータレンズ群１５の中にもあるこ
とである。

【００３２】以上の構成において、動作を以下に説明す
る。本実施例における動作も、第一の実施例と同様であ
り、制御回路内での処理が異なるのみである。これを、
図１０を用いて説明する。

【００３３】図１０は、ズームレンズ１に温度変化が生
じたときのピント位置の変化を、ズームアフォーカルレ
ンズ群１１のズーム位置の（ａ）がテレ端（長焦点
端）、（ｃ）がワイド端（短焦点端）及び（ｂ）がテレ
端とワイド端の中間のそれぞれについて示したグラフで
ある。同じ温度の変化Ｔであっても、テレ端ではＸ１、
ワイド端ではＸ２、中間ではＸ３とピントのずれる量が
異なっている。このことから、フォーカスレンズ群４の
補正量もズームの位置によって異なることとなる。これ
を図１１に示す。

【００３４】図１１は、被写体の距離が有限なときのフ
ォーカスレンズ群４の位置とズームの位置を示すグラフ
である。縦軸にフォーカスレンズ群４に与える位置、横
軸にズームの位置を示す。図１１中０で示したカーブ
が、温度の変化がないときのフォーカスレンズ群４の位
置である。Ｔで示したカーブが、Ｔの温度変化がある時
を示す。ズームの位置テレ端（長焦点距離の端）では補
正量Ｘ１だけフォーカスレンズ群を動かすことなり、ズ
ームの位置ワイド端（短焦点距離の端）おいては補正量
Ｘ２だけフォーカスレンズ群を動かし、中間点では補正
量Ｘ３だけフォーカスレンズ群４を動かすこととなる。
温度変化のないときのカーブにズームの位置に合わせた
補正量を足し合わせた形となっている。これを、図１２
を用いて説明する。

【００３５】図１２は、図１１のＴで示したカーブと０
で示したカーブの差を現すグラフである。横軸にズーム
の位置、縦軸にフォーカスレンズの位置をとっている。
テレ端ではＸ１の位置であり、ワイド端ではＸ２の位
置、中間点ではＸ３の位置だけ補正をしていることがわ
かる。本、図１１においても、フォーカスレンズの位置
は、ピントの補正量のマイナスとなっているため、これ
によりテレ端、ワイド端及び中間点においてＴの温度変
化が生じた際のピントのずれＸ１、Ｘ２及びＸ３が相殺
されることとなる。また、これら三点以外のズームの位
置の途中においては、直線的に温度に対する補正量が定
まっている。これら三点以外のズームの位置におけるピ
ントのずれを図１３に示す。図１３は、本発明を用いた
本実施例のズームレンズに温度の変化が生じたときのピ
ントのずれを示すグラフである。横軸はズームの位置、
縦軸はピントのずれを示す。テレ端、ワイド端及び中間
点ではピントのずれはないものの、三点以外のズームの
位置においてピントのずれが生じている。本実施例で
は、このズームの位置の途中における温度の変化による
ピントのずれは小さな量であり問題とはならなかった。
更に温度の変化によるピントのずれを低減するには、図
１２に示した補正量のグラフにおいて中間の点の数を二
つ以上に増やすこと、若しくは二次以上の高次の関数で
補正量を与えることによりピントのずれを減らすことも
可能である。又、本実施例でも、被写体の距離が無限遠
方にある場合は、第一の実施例と同様にフォーカスレン
ズ群４はズームの位置に依らず常に一定の位置を保つこ
ととなる。このため、温度の変化によるピンとのずれの
補正も、ズームの位置に依らず図１２に示した一定の値
だけ補正を行うことで行う。

【００３６】以上述べた動作により、本実施例の効果を
説明する。

【００３７】本実施例において、温度の変化を検出しフ
ォーカスレンズ群４の位置を、ピンとのずれを相殺する
ように制御することで、図１０に示したプラスチックレ
ンズの温度の変化により生じるピントのずれをなくすこ
とができる。

【００３８】更に、本発明の第四の実施例について、図
１４〜図１７を用いて説明する。

【００３９】図１４に本発明における第四の実施例を用
いたズームレンズのブロック図を示す。第三の実施例と
異なる構成は、ズームレンズ１のズームアフォーカルレ
ンズ群４の中からズームによるピントの位置の変化を補
正するコンペンセータレンズがない点である。

【００４０】以上の構成において、動作を以下に説明す
る。本実施例における動作も、第三の実施例と同様であ
り、制御回路内での処理が異なるのみである。これを、
図１５を用いて説明する。

【００４１】図１５は、フォーカスレンズ群４の位置と
ズームの位置を示すグラフである。縦軸にフォーカスレ
ンズ群４に与える位置、横軸にズームの位置を示す。ズ
ームの位置に対するフォーカスレンズ群４の位置は、コ
ンペンセータレンズのない本構成のズームレンズ１で
は、第一の実施例から第三の実施例とは異なる。このた
め温度の変化によるピントのズレも異なる。これを、図
１６を用いて説明する。

【００４２】図１６は、ズームレンズ１に温度変化が生
じたときのピント位置の変化を、ズームアフォーカルレ
ンズ群１１のズーム位置の（ａ）がテレ端（長焦点
端）、（ｃ）がワイド端（短焦点端）及び（ｂ）がテレ
端とワイド端の中間のそれぞれについて示したグラフで
ある。同じ温度の変化Ｔであっても、テレ端ではＸ１、
ワイド端ではＸ２、中間で最大の値Ｘ３とピントのずれ
る量が異なっている。このことから、フォーカスレンズ
群４の補正量も第三の実施例とは形が異なる。しかし、
本実施例でも、第三の実施例で用いた図１２に示した補
正方法でズームの中間点をいれて図１５に示したフォー
カスレンズ群４の位置に補正を行うことでピントの位置
の温度による変化は実用上問題のない量となる。これ
を、図１７に示す。

【００４３】図１７は、本発明を用いた本実施例のズー
ムレンズに温度の変化が生じたときのピントのずれを示
すグラフである。横軸はズームの位置、縦軸はピントの
ずれを示す。テレ端、ワイド端及び中間点ではピントの
ずれはないものの、三点以外のズームの位置でピントの
ずれが生じている。本実施例では、このズームの位置の
途中における温度の変化によるピントのずれは小さな量
であり問題とはならなかった。また更には本実施例で
も、温度の変化によるピントのずれを低減するには、図
１２に示した補正量のグラフにおいて中間の点の数を二
つ以上に増やすこと、若しくは二次以上の高次の関数で
補正量を与えることによりピントのずれを減らすことも
可能である。

【００４４】以上述べた動作により、本実施例の効果を
説明する。

【００４５】本実施例において、温度の変化を検出しフ
ォーカスレンズ群４の位置を、ピンとのずれを相殺する
ように制御することで、図１６に示したプラスチックレ
ンズの温度の変化により生じるピントのずれをなくすこ
とができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、温度変化の検出器から
の温度の変化の信号によりプラスチックレンズの温度の
変化によるピントのずれを打ち消すことができる。

【００４７】又、ズーム操作によっても温度の変化によ
るピントの変化が変わらないレンズ構成の場合は、容易
にピントのずれを打ち消すことができる。

【００４８】ズーム操作によって温度の変化によるピン
トの変化が変わる場合レンズ構成の場合にも、ズームの
位置を示す信号を用いてピントのずれを打ち消すことが
できる。

【００４９】又、三カ所以上のズームの位置を示す信号
を用いてピントのずれを打ち消すことで、より細かい補
正が可能であり、ズームレンズを構成する五つのレンズ
群のすべてにプラスチックレンズを適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチックレンズの温度補償機構を
用いたズームレンズの第一の実施例のブロック図、

【図２】本発明の第一の実施例で補正を行うピントのず
れを示すグラフ、

【図３】本発明の第一実施例のフォーカスレンズの補正
量を示すグラフ、

【図４】本発明の第一実施例のフォーカスレンズの移動
量を示すグラフ、

【図５】本発明のプラスチックレンズの温度補償機構を
用いたズームレンズの第二実施例を示すブロック図、

【図６】本発明の第二実施例で補正を行うピントのずれ
を示すグラフ、

【図７】本発明の第二実施例のフォーカスレンズの移動
量を示すグラフ、

【図８】本発明の第二実施例のフォーカスレンズの補正
量を示すグラフ、

【図９】本発明のプラスチックレンズの温度補償機構を
用いたズームレンズの第三実施例を示すブロック図、

【図１０】本発明の第三実施例で補正を行うピントのず
れを示すグラフ、

【図１１】本発明の第三実施例のフォーカスレンズの移
動量を示すグラフ、

【図１２】本発明の第三実施例のフォーカスレンズの補
正量を示すグラフ、

【図１３】本発明の第三実施例で補正を行ったあとのピ
ントのずれを示すグラフ、

【図１４】本発明のプラスチックレンズの温度補償機構
を用いたズームレンズの第四実施例を示すブロック図、

【図１５】本発明の第四実施例のフォーカスレンズの移
動量を示すグラフ、

【図１６】本発明の第四実施例で補正を行うピントのず
れを示すグラフ、

【図１７】本発明の第四実施例で補正を行ったあとのピ
ントのずれを示すグラフ。

【符号の説明】

１…ズームレンズ、 ３…プラスチックレンズ、 ４
…フォーカスレンズ群、７…制御回路、 ８…温
度検出器、 １４…ズーム位置検出。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、一枚のプラスチックレンズを
   含んだレンズにより構成され、レンズを外部からの電気
   信号により移動するレンズ駆動機構から成るレンズ系に
   おいて、レンズ系の温度もしくは温度の変化量を検出し
   電気信号として出力する検出手段と、前記検出手段から
   の電気信号により前記レンズ駆動機構を駆動する制御手
   段を設け、前記プラスチックレンズの温度の変化による
   ピントのずれを前記レンズ駆動機構によりレンズを移動
   することで打ち消すようにしたことを特徴とするプラス
   チックレンズの温度補償機構。
2. 【請求項２】請求項１において、前記制御手段から出力
   される前記レンズ駆動機構を制御する信号が、前記検出
   手段からの電気信号に対して、前記レンズ駆動機構によ
   るレンズの移動が一対一の関係となるようにしたプラス
   チックレンズの温度補償機構。
3. 【請求項３】請求項１において、前記制御手段から出力
   される前記レンズ駆動機構を制御する信号が、前記検出
   手段からの電気信号及び、前記レンズ駆動機構によるレ
   ンズの移動が前記レンズ駆動機構以外の他のレンズ駆動
   機構もしくは他のレンズ駆動機構により移動したレンズ
   の位置を示す位置信号により変化するようにしたプラス
   チックレンズの温度補償機構。
4. 【請求項４】請求項１または３において、前記制御手段
   から出力される前記レンズ駆動機構を制御する信号が、
   前記検出手段からの電気信号及び、前記レンズ駆動機構
   によるレンズの移動が前記レンズ駆動機構以外の他のレ
   ンズ駆動機構もしくは他のレンズ駆動機構により移動し
   たレンズの位置を示す位置信号の値の内少なくとも二つ
   の点での値により変化するプラスチックレンズの温度補
   償機構。